Nervové qubity aneb jak funguje kvantový počítač mozku

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Jsou ukázány fyzikální procesy probíhající v membránách neuronů v hypersonické oblasti. Ukazuje se, že tyto procesy mohou sloužit jako základ pro tvorbu klíčových prvků (qubitů) kvantového počítače, který je informačním systémem mozku. Navrhuje se vytvořit kvantový počítač založený na stejných fyzikálních principech, na kterých funguje mozek.

Materiál je prezentován jako hypotéza.

Úvod. Formulace problému

Tato práce má odhalit obsah závěrečného (č. 12) závěru předchozí práce [1]: „Mozek funguje jako kvantový počítač, ve kterém je funkce qubitů vykonávána koherentními akustickoelektrickými oscilacemi úseků myelinových pochev neuronů a spojení mezi těmito úseky probíhá díky nelokální interakci přes NR.¹-Přímo ".

Základní myšlenka, která je základem tohoto závěru, byla publikována před čtvrt stoletím v časopise "Radiofizika" [2]. Podstatou myšlenky bylo, že v oddělených úsecích neutronů, konkrétně v záchytech Ranviera, jsou generovány koherentní akustickoelektrické oscilace s frekvencí ~ 5 * 10¹⁰Hz a tyto výkyvy slouží jako hlavní nositel informace v informačním systému mozku.

Tento dokument to ukazuje Akustoelektrické oscilační módy v membránách neuronů jsou schopny vykonávat funkci qubitů, na jejichž základě je postavena práce informačního systému mozku, jako kvantového počítače.

Objektivní

Tato práce má 3 cíle:

1) upozornit na práci [2], ve které se před 25 lety ukázalo, že v membránách neuronů lze generovat koherentní hypersonické oscilace, 2) popsat nový model mozkového informačního systému, který je založen na přítomnosti koherentních hypersonických oscilací v membránách neuronů, 3) navrhnout nový typ kvantového počítače, jehož práce bude v maximální míře simulovat práci informačního systému mozku.

Obsah práce

První část popisuje fyzikální mechanismus generování koherentních akustickoelektrických oscilací v membránách neuronů s frekvencí řádově 5 * 10¹⁰Hz.

Druhá část popisuje principy mozkového informačního systému založeného na koherentních oscilacích generovaných v membránách neuronů.

Ve třetí části je navrženo vytvořit kvantový počítač, který simuluje informační systém mozku.

I. Povaha koherentních oscilací v membránách neuronů

Struktura neuronu je popsána v jakékoli monografii o neurovědách. Každý neuron obsahuje hlavní tělo, mnoho procesů (dendrity), kterými přijímá signály z jiných buněk, a dlouhý proces (axon), kterým sám vysílá elektrické impulsy (akční potenciály).

V budoucnu budeme uvažovat výhradně o axonech. Každý axon obsahuje oblasti 2 typů, které se navzájem střídají:

1. Ranvierovy odposlechy, 2. myelinové pochvy.

Každé zachycení Ranviera je uzavřeno mezi dvěma myelinizovanými segmenty. Délka zachycení Ranviera je o 3 řády menší než délka myelinového segmentu: délka zachycení Ranviera je 10^-4cm (jeden mikron) a délka myelinového segmentu je 10^-1cm (jeden milimetr).

Ranvierova zachycení jsou místa, ve kterých jsou zabudovány iontové kanály. Prostřednictvím těchto kanálů se ionty Na⁺ a K⁺ pronikají do axonu a ven z něj, což má za následek vznik akčních potenciálů. V současnosti se má za to, že jedinou funkcí Ranvierových záchytů je vytváření akčních potenciálů.

V práci [2] se však ukázalo, že Ranvierovy odposlechy jsou schopny vykonávat ještě jednu důležitou funkci: při zachycení Ranviera vznikají koherentní akustoelektrické oscilace.

Generování koherentních akustickoelektrických oscilací se provádí díky akustickoelektrickému laserovému efektu, který je realizován v odposlechech Ranviera, protože jsou splněny obě nezbytné podmínky pro realizaci tohoto efektu:

1) přítomnost čerpání, pomocí kterého jsou excitovány vibrační režimy, 2) přítomnost rezonátoru, přes který se provádí zpětná vazba.

1) Čerpání zajišťují iontové proudy Na⁺ a K⁺proudící přes záchytky Ranviera. Vzhledem k vysoké hustotě kanálů (10¹² cm^-2) a jejich vysoká propustnost (10⁷ ion / sec), hustota iontového proudu skrz zachycení Ranviera je extrémně vysoká. Ionty procházející kanálem excitují vibrační režimy podjednotek, které tvoří vnitřní povrch kanálu, a díky laserovému efektu jsou tyto režimy synchronizovány a vytvářejí koherentní hypersonické oscilace.

2) Funkci rezonátoru, vytvářejícího distribuovanou zpětnou vazbu, plní periodická struktura, která je přítomna v myelinových pochvách, mezi nimiž jsou uzavřeny Ranvierovy odposlechy. Periodická struktura je tvořena vrstvami membrán o tloušťce d ~ 10^-6 cm.

Tato perioda odpovídá rezonanční vlnové délce λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm a frekvence ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / sec - rychlost hypersonických vln.

Důležitou roli hraje skutečnost, že iontové kanály jsou selektivní. Průměr kanálků se shoduje s průměrem iontů, takže ionty jsou v těsném kontaktu s podjednotkami, které lemují vnitřní povrch kanálu.

V důsledku toho ionty přenášejí většinu své energie do vibračních režimů těchto podjednotek: energie iontů se přeměňuje na vibrační energii podjednotek tvořících kanály, což je fyzikální důvod pro čerpání.

Splnění obou nezbytných podmínek pro realizaci laserového efektu znamená, že Ranvierovy odposlechy jsou akustické lasery (nyní se jim říká „sasery“). Rysem saserů v neuronálních membránách je to, že čerpání se provádí iontovým proudem: Ranvierovy odposlechy jsou sasery generující koherentní akustickoelektrické oscilace s frekvencí ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

V důsledku laserového efektu proud iontů procházející záchyty Ranvier nejen vybudí vibrační módy molekul, které tvoří tyto záchyty (což by byla jednoduchá přeměna energie iontového proudu na tepelnou energii): odposlechy Ranviera jsou oscilační módy synchronizovány, v důsledku čehož vznikají koherentní oscilace rezonanční frekvence.

Kmity vznikající v Ranvierových záchytech ve formě akustických vln hypersonické frekvence se šíří do myelinových pochev, kde tvoří akustický (hypersonický) „interferenční obrazec“, který slouží jako materiální nosič informačního systému mozku

II. Informační systém mozku, jako kvantový počítač, jehož qubity jsou akustickoelektrické vibrační módy

Pokud závěr o přítomnosti vysokofrekvenčních koherentních akustických kmitů v mozku odpovídá skutečnosti, pak je velmi pravděpodobné, že informační systém mozku pracuje na základě těchto kmitů: takto prostorné médium je jistě nutné použít k záznamu a reprodukovat informace.

Přítomnost koherentních hypersonických vibrací umožňuje mozku pracovat v režimu kvantového počítače. Uvažujme nejpravděpodobnější mechanismus realizace „mozkového“kvantového počítače, ve kterém jsou na základě hypersonických oscilačních módů vytvářeny elementární buňky informace (qubity).

Qubit je libovolná lineární kombinace základních stavů | Ψ₀> a | Ψ₁> s koeficienty α, β, které splňují normalizační podmínku α² + β² = 1. V případě vibračních režimů se základní stavy mohou lišit kterýmkoli ze 4 parametrů charakterizujících tyto režimy: amplituda, frekvence, polarizace, fáze.

Amplituda a frekvence se pravděpodobně nepoužívají k vytvoření qubitu, protože ve všech oblastech axonů jsou tyto 2 parametry přibližně stejné.

Zůstává třetí a čtvrtá možnost: polarizace a fáze. Qubity založené na polarizaci a fázi akustických vibrací jsou zcela obdobou qubitů, ve kterých se využívá polarizace a fáze fotonů (záměna fotonů za fonony nemá zásadní význam).

Je pravděpodobné, že polarizace a fáze se používají společně k vytvoření akustických qubitů v myelinové síti mozku. Hodnoty těchto 2 veličin určují typ elipsy, kterou oscilační mód tvoří v každém průřezu myelinové pochvy axonu: základní stavy akustických qubitů kvantového počítače v mozku jsou dány eliptickou polarizací.

Počet axonů v mozku odpovídá počtu neuronů: asi 10¹¹… Axon má v průměru 30 myelinových segmentů a každý segment může fungovat jako qubit. To znamená, že počet qubitů v informačním systému mozku může dosáhnout 3 * 10¹².

Informační kapacita zařízení s takovým počtem qubitů je ekvivalentní běžnému počítači, jehož paměť obsahuje 2^{3 000 000 000 000}bitů.

Tato hodnota je o 10 miliard řádů větší než počet částic ve vesmíru (10⁸⁰). Tak velká informační kapacita kvantového počítače mozku umožňuje zaznamenávat libovolně velké množství informací a řešit případné problémy.

Pro záznam informací není třeba vytvářet speciální záznamové zařízení: informace lze ukládat na stejné médium, se kterým se informace zpracovávají (v kvantových stavech qubitů).

Každý obrázek a dokonce každý „odstín“obrázku (s přihlédnutím ke všem vzájemným souvislostem daného obrázku s jinými obrázky) může být spojen s bodem v Hilbertově prostoru, odrážejícím sadu stavů qubitů kvantového počítače v mozku.. Když je sada qubitů ve stejném bodě v Hilbertově prostoru, tento obraz „bliká“ve vědomí a je reprodukován.

Zapletení akustických qubitů do kvantového počítače v mozku lze provést dvěma způsoby.

První způsob: kvůli přítomnosti těsného kontaktu mezi částmi myelinové sítě mozku a přenosu zapletení přes tyto kontakty.

Druhý způsob: zapletení se může objevit jako výsledek vícenásobného opakování stejné sady vibračních režimů: korelace mezi těmito režimy se stává jediným kvantovým stavem, mezi jehož prvky je vytvořeno nelokální spojení (pravděpodobně pomocí NR¹- přímky [1]). Přítomnost nelokálního spojení umožňuje informační síti mozku provádět konzistentní výpočty pomocí „kvantového paralelismu“.

Právě tato vlastnost dává kvantovému počítači mozku extrémně vysoký výpočetní výkon.

Aby kvantový počítač mozku fungoval efektivně, není potřeba využívat všech 3 * 10¹² potenciální qubity. Provoz kvantového počítače bude efektivní i v případě, že počet qubitů bude asi tisíc (10³). Tento počet qubitů může být vytvořen v jednom axonovém svazku, složeném pouze z 30 axonů (každý nerv může být „mini“kvantový počítač). Kvantový počítač tedy může zabírat nepatrný zlomek mozku a v mozku může existovat mnoho kvantových počítačů.

Hlavní námitkou proti navrhovanému mechanismu mozkového informačního systému je velký útlum hypersonických vln. Tuto překážku lze překonat efektem „osvícení“.

Intenzita generovaných vibračních módů může být dostatečná pro šíření v módu samovolně vyvolané průhlednosti (tepelné vibrace, které by mohly zničit koherenci vibračního módu, se samy stávají součástí tohoto vibračního módu).

III. Kvantový počítač postavený na stejných fyzikálních principech jako lidský mozek

Pokud informační systém mozku skutečně funguje jako kvantový počítač, jehož qubity jsou akustickoelektrické módy, pak je docela možné vytvořit počítač, který bude fungovat na stejných principech.

V příštích 5-6 měsících hodlá autor podat přihlášku k patentu na kvantový počítač, který simuluje informační systém mozku.

Po 5-6 letech se můžeme dočkat vzhledu prvních vzorků umělé inteligence, pracujících v obraze a podobě lidského mozku.

Kvantové počítače používají nejobecnější zákony kvantové mechaniky. Příroda „nevymyslela“žádné obecnější zákony, proto je zcela přirozené, že vědomí funguje na principu kvantového počítače s využitím maximálních možností zpracování a záznamu informací, které poskytuje příroda.

Je vhodné provést přímý experiment k detekci koherentních akustickoelektrických oscilací v myelinové síti mozku. K tomu je třeba ozařovat části myelinové sítě mozku laserovým paprskem a pokusit se detekovat modulaci s frekvencí asi 5 x 10 v procházejícím nebo odraženém světle.¹⁰ Hz.

Podobný experiment lze provést na fyzikálním modelu axonu, tzn. uměle vytvořená membrána se zabudovanými iontovými kanály. Tento experiment bude prvním krokem k vytvoření kvantového počítače, jehož práce bude probíhat na stejných fyzikálních principech jako práce mozku.

Vytvoření kvantových počítačů, které fungují jako mozek (a lépe než mozek), pozvedne informační podporu civilizace na kvalitativně novou úroveň.

Závěr

Autor se snaží upozornit vědeckou komunitu na práce před čtvrtstoletím [2], které mohou být důležité pro pochopení mechanismu informačního systému mozku a identifikaci podstaty vědomí. Podstatou práce je dokázat, že jednotlivé úseky neuronových membrán (Ranvierovy intercepce) slouží jako zdroje koherentních akustickoelektrických oscilací.

Zásadní novinka této práce spočívá v popisu mechanismu, kterým jsou oscilace generované v odposlechech Ranviera využívány pro činnost informačního systému mozku jako nositele paměti a vědomí.

Je doložena hypotéza, že informační systém mozku funguje jako kvantový počítač, ve kterém funkci qubitů plní akustickoelektrické oscilační módy v membránách neuronů. Hlavním úkolem práce je podložit tezi, že mozek je kvantový počítač, jehož qubity jsou koherentní oscilace neuronových membrán.

Spolu s polarizací a fází je dalším parametrem hypersonických vln v neuronových membránách, který lze použít k vytvoření qubitů, twist (to je 5^{a já} charakteristika vln, odrážející přítomnost orbitálního momentu hybnosti).

Vytvoření vířivých vln nepředstavuje žádné zvláštní potíže: k tomu musí být na hranici Ranvierových záchytů a myelinových oblastí přítomny spirální struktury nebo defekty. Pravděpodobně takové struktury a defekty existují (a samotné myelinové pochvy jsou spirálovité).

Podle navrhovaného modelu je hlavním nositelem informace v mozku bílá hmota mozku (myelinové pochvy), a nikoli šedá hmota, jak se v současnosti soudí. Myelinové obaly slouží nejen ke zvýšení rychlosti šíření akčních potenciálů, ale také hlavním nositelem paměti a vědomí: většina informací je zpracovávána v bílé, nikoli v šedé hmotě mozku.

V rámci navrženého modelu mozkového informačního systému nachází psychofyzický problém předložený Descartem řešení: „Jak souvisí tělo a duch v člověku?“Jinými slovy, jaký je vztah mezi hmotou a vědomím?

Odpověď je následující: duch existuje v Hilbertově prostoru, ale je vytvořen kvantovými qubity tvořenými hmotnými částicemi, které existují v časoprostoru.

Moderní technologie jsou schopny reprodukovat strukturu axonální sítě mozku a zkontrolovat, zda v této síti skutečně vznikají hypersonické vibrace, a následně vytvořit kvantový počítač, ve kterém budou tyto vibrace použity jako qubity.

Umělá inteligence založená na akustickoelektrickém kvantovém počítači bude časem schopna překonat kvalitativní charakteristiky lidského vědomí. To umožní učinit zásadně nový krok v lidské evoluci a tento krok učiní vědomí samotného člověka.

Nastal čas začít provádět závěrečné prohlášení o práci [2]: "V budoucnu je možné vytvořit neuropočítač, který bude fungovat na stejných fyzikálních principech jako lidský mozek.".

závěry

1. V membránách neuronů existují koherentní akustickoelektrické oscilace: tyto oscilace jsou generovány v souladu s akustickým laserovým efektem v záchytech Ranviera a šíří se do myelinových pochev

2. Koherentní akustickoelektrické oscilace v myelinových pochvách neuronů plní funkci qubitů, na jejichž základě funguje informační systém mozku na principu kvantového počítače

3. V příštích letech je možné vytvořit umělou inteligenci, což je kvantový počítač fungující na stejných fyzikálních principech, na kterých funguje informační systém mozku

LITERATURA

1. V. A. Shashlov, Nový model vesmíru (I) // "Akademie trinitářství", M., El No. 77-6567, publ. 24950, 20.11.2018